Варианты Ключевого Каскада Ипмульсного Стабилизатора.

[ARG]

Вожусь с новым лабораторником, структура почти типовая - предстаб step down + аналоговый стаб.

С первым некоторые проблемы.

Первый вариант был с ЧИМ на ОУ. Работал неплохо, но ЧИМ в в таком широком диапазоне регулировки (4-35В) ведет себя не лучшим образом, в основном из-за звуковых эффектов, поэтому сделал другой вариант, с ШИМ контроллером. Поставил самую что ни на есть народную - 494.

Так как мосфетов с Р каналом нужной мощности нет (заказаны, но пока придут...) погонял с TIP36. Работает без проблем, но при токах порядка 10А явный перегрев ключевого транзистора. Тут еще проблема не в том типе корпуса, из-за конструктивных особенностей монтажа нужен в корпусе ТО-3, или ТО-247, а стоит в корпусе ТО-218, который сложнее прижать как нужно. Тем не менее при моделировании тоже возникли вопросы. Слишком различаются токи коллектора и стока при использовании биполярного и полевого ключа, соответственно. Вот биполярный:

А вот полевой:

Вопрос - почему на полевике ток начинается с нуля, а на биполярном аж с 7 с лишним ампер, получается, есть постоянная составляющая? Поэтому и перегревается? Как это устранить? И второе, что за "иголки" на стоке полевика?

Сейчас еще на IGBT гоняю модель, но из-за сложности Spice модели самого IGBT, моделирует до раздражения медленно. Так как IGBT другой полярности, то схема драйвера отличается, конечно.

[Реклама]

Реклама: ООО ТД Промэлектроника, ИНН: 6659197470, Тел: 8 (800) 1000-321

[Vslz]

Чтобы вы сами получили ответ на вопрос, переверните график тока минусом "-I(..)".

Теперь видно, что биполярный транзистор не успевает закрыться, как на него уже приходит следующий импульс тока базы (медленный спад тока коллектора) - Причина - БТ и так медленно запирается, резистор Б-Э, слишком большой, что усугубляет проблему.

Коэффициент заполнения большой - из-за нехватки тока базы (велик R10 150 Ом). Чтобы прокачивать такие токи (10А) через биполярник, нужен как минимум, 1 ампер в базу при отпирании (Ik/Ib<=10), и отрицательное смещение - для быстрого запирания. На резисторах этого сделать не удастся - нужен управляющий трансформатор, с пропорционально-токовой ПОС.

Иголки на фронтах импульсов тока стока - из-за медленного восстановления обратного сопротивления нулевого диода, точнее, полевик открывается быстрее, чем запирается диод. Диод в открытом состоянии имеет смещение -1В, и накапливает избыточный заряд. Полевик дает на него +Vcc, происходит рассасывание этого заряда в виде броска тока. Чтобы уменьшить пики тока восстановления, можно:

1.Применить более быстрый диод или диод Шоттки

2.Снизить скорость отпирания транзистора замедлением фронта.

Схемы на БТ, n-канальных ПТ, p-канальных ПТ, всё сказанное - учтено.

[Реклама]

20% скидка на весь каталог электронных компонентов в ТМ Электроникс!

Акция "Лето ближе - цены ниже", успей сделать выгодные покупки!

Плюс весь апрель действует скидка 10% по промокоду APREL24 + 15% кэшбэк и бесплатная доставка!

Перейти на страницу акции

Реклама: ООО ТМ ЭЛЕКТРОНИКС, ИНН: 7806548420, info@tmelectronics.ru, +7(812)4094849

[ARG]

Понятно, спасибо. С полевиком я еще буду разбираться, никакие изменения типов диодов не снимают эффекта иголок, но это не проблема, с этим поработаю, можно демпфер попробовать.

А вот с биполярным транзистором, моделирование усложненного ключа коммутации выявило проблему в самом примененном типе транзистора. Биполярные транзисторы, без каких либо усложнений вообще, отлично работают как в дискретных схемах которые я собирал, так и в составе мощных ключей с ШИМ (это хорошо видно на примере ключа в LT1074). Но все они имеют заметно более высокую граничную частоту, чем примененный мной TIP36. Снижение частоты ШИМ до некоторого порога резко уменьшает неуправляемый ток транзистора, но это не устраивает меня по другим причинам. Найти у себя в коробках нужный npn транзистор подходящий по частотным и токовым параметрам не проблема, а вот pnp мало того что изначально менее высокочастотные, так еще и крайне ограничены в выборе. Стоило заменить их на MJE2955 и сквозной ток упал до нуля.

Но он не тянет нужную мне мощность, а лепить бутерброды нет смысла. Овчинка выделки не стоит.

Дождусь когда придут мощные Р канальные MOSFET-ы и поставлю их.

Изменено 8 января, 2016 пользователем ARG

[Реклама]

Выбираем схему BMS для корректной работы литий-железофосфатных (LiFePO4) аккумуляторов

 Обязательным условием долгой и стабильной работы Li-FePO4-аккумуляторов, в том числе и производства EVE Energy, является применение специализированных BMS-микросхем. Литий-железофосфатные АКБ отличаются такими характеристиками, как высокая многократность циклов заряда-разряда, безопасность, возможность быстрой зарядки, устойчивость к буферному режиму работы и приемлемая стоимость. Но для этих АКБ, также как и для других, очень важен контроль процесса заряда и разряда, а специализированных микросхем для этого вида аккумуляторов не так много. Инженеры КОМПЭЛ подготовили список имеющихся микросхем и возможных решений от разных производителей. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

[Vslz]

Иголки полностью можно убрать, но придётся слишком сильно замедлить открывание. Запирание надо сделать как можно более быстрым, иначе потери на переключение будут велики. Другими словами - фронт - умеренно затянутый, спад - максимально быстрый.

Вы сам себя ограничиваете в выборе, сначала медленные pnp, потом - медленные p-MOS с большим сопротивлением и зарядом затвора. Не гонитесь за кажущейся простотой их схем подключения - без усложнения нормально не выйдет. Но если правильно приготовить, хорошо будут работать все варианты.

Биполярные транзисторы, без каких либо усложнений вообще, отлично работают как в дискретных схемах которые я собирал, так и в составе мощных ключей с ШИМ (это хорошо видно на примере ключа в LT1074). Но все они имеют заметно более высокую граничную частоту, чем примененный мной TIP36.

"Отлично" - это насколько? Потенциальное управление одиночным БТ обычно создаёт большие потери в цепи базы, снижая КПД. При использовании составных ключей - у них огромное Uкэнас, у упомянутой LT1074 до 2,5В , скорость открывания - большая (способствует иголкам тока колллектора), запирание - медленное (при малом Rбэ) - всё наоборот по ср. с тем, что надо. Зато одна схема управления БТ настолько хорошо себя зарекомендовала, что используется уже лет 30...сначала в блоках питания АТ, потом в ATX. Вся разница между разными вариантами схем управления хорошо видна в LTSpice, если её используете, обязательно посмотрите.

Потери на управление - минимально возможные, запирание - с отрицательным смещением, ток базы БТ-сколько угодно, хоть 2А, причём, зависит от тока нагрузки.

Отрицательное смещение тоже растёт с ростом нагрузки. Для применения в вашей схеме, пойдёт обвязка ключей из AT/ATX вместе с трансформатором. В трансформаторе надо домотать 2 витка - вторую фазу ПОС, остальные обмотки - как есть. Для работы в диапазоне Кзап 0..90%, два ключа с базовыми обмотками и обмотками ПОС, надо соединить параллельно, а TL494 задать двухтактный режим. Диод потребуется один (общий). Управляющий трансформатор таким образом, будет работать без подмагничивания постоянкой. Что-то вроде этого.

Изменено 8 января, 2016 пользователем Vslz

[ARG]

Слишком сложно для предстаба, ну зачем мне настолько усложнять схему, вводя в нее трансформаторы и аж два ключевых транзистора? Не 80-е же, элементная база на любой вкус есть. Есть давно работающие варианты на полевиках, взять хотя бы схему лабораторника С.Коренева, который и тут, на форуме, обсуждали просто и со вкусом. Я же говорю, транзисторы уже в пути, чуть изменю свою схему, возможно добавлю драйвер для быстрого разряда затвора, либо пассивный, либо активный, как у Коренева.

А вот за то что показали где проблемы в схемах, еще раз спасибо!

Изменено 8 января, 2016 пользователем ARG

[Vslz]

Аж два ключевых транзистора - это не страшно, см. схемы VRM о 8 ключах и более.

Посмотрел схему по ссылке. Довольно громоздко и далеко не идеально.

1. Вместо стабилизации напряжения питания драйвера - стабилизатор не понятно чего, а надо стабилизировать отрицательное напряжение относительно истока силового ключа!.

2. Вместо ширпотреба 494 - применена 598 с двухтактным выходом, их найти, наверно, можно, но сложнее В затворной цепи зачем-то применён жуткий и тормозной IRF1010. Но он хотя-бы управляется двухтактным выходом TL598. На 494-й такого нет. Вы, наверно хотите обойтись одним нагрузочным резистором на выходе 494 - такое решение затянет запирание ключевого ПТ. Цена - минус пара процентов КПД.

3. Двухтактный повторитель с немаленькой Cвх управляется через делитель - напряжение на входе повторителя будет зависеть от входного, зарядка затвора через резистор 560 Ом снова замедлит запирание. Опять жуткие иголки будут, а спад управляющего сигнала снова смазан.

Повторяю, вместо вопросов, можете промоделировать схемы, даже сравнить их КПД - LTspice позволяет. У меня вот такой вариант даёт более 96% КПД при токе 20 А и 13,8 В без учёта потерь в сердечнике дросселя. Что выходит у Вас - просто сравните.